उद्योग और रिफ्रैक्टरी
रिफ्रैक्टरी ऐसा बिना-धातु पदार्थ है जो ऊँचे तापमान पर, आमतौर पर 1000 °C से ऊपर और अक्सर 1800 °C या उससे भी ज़्यादा तक, मज़बूत रहता है, न पिघलता है न भुरभुराता है। जहाँ भी चीज़ें बहुत गरम बनती हैं वहाँ ये काम आते हैं: लोहा और इस्पात (सबसे बड़ा उपयोगकर्ता), सीमेंट भट्ठियाँ, काँच टंकियाँ, सेरामिक भट्ठियाँ, बिजलीघर के बॉयलर और रासायनिक रिएक्टर।
अच्छी रिफ्रैक्टरी में ये गुण चाहिए: (1) गर्मी सहे, (2) गरम होने पर भी भार उठाए, (3) अचानक गरम-ठंडा होने (ताप-झटके) से बचे, (4) धातुमल (स्लैग) नामक गरम द्रव के हमले से बचे, और (5) कभी-कभी खराब ऊष्मा चालक हो ताकि गर्मी बाहर न जाए।
कच्चा माल और आग-ईंट बनाना
- आग-मिट्टी (फायरक्ले) (काओलिन-प्रकार की मिट्टी): सस्ती और आम।
- बॉक्साइट या एल्युमिना: उच्च-एल्युमिना ईंटों के लिए।
- सिलिका (क्वार्ट्ज़): सिलिका ईंटों के लिए।
- मैग्नेसाइट और डोलोमाइट: मैग्नीशिया (MgO) और चूना-मैग्नीशिया ईंटें देते हैं।
- अन्य: क्रोमाइट, ज़िरकॉन, सिलिकॉन कार्बाइड और ग्रेफ़ाइट।
चरण: पीसकर कणों को आकार के अनुसार छाँटो, बाइंडर और थोड़े पानी से मिलाओ, बहुत दबाव से ईंट में दबाओ, सुखाओ, फिर 1400-1800 °C पर पकाओ। कुछ रासायनिक बंध वाली होती हैं या बिना पकी रहती हैं। बिना आकार वाली रिफ्रैक्टरी (कास्टेबल, गारा, रैमिंग मिश्रण) जगह पर ही डाली या ठोकी जाती हैं और अजीब आकारों व मरम्मत में काम आती हैं।
रिफ्रैक्टरी के विभिन्न प्रकार
रसायन के अनुसार:
- अम्लीय (सिलिका, आग-मिट्टी): अम्लीय स्लैग सहती हैं; क्षारीय स्लैग से खराब होती हैं।
- क्षारीय (मैग्नीशिया, डोलोमाइट): इस्पात बनाने जैसे क्षारीय स्लैग सहती हैं।
- उदासीन (एल्युमिना, क्रोमाइट, कार्बन): दोनों के साथ स्थिर।
ईंट के अनुसार:
- आग-मिट्टी ईंट: लगभग 1500 °C; भट्ठियाँ, चिमनियाँ, भट्ठी का पिछला भाग।
- उच्च-एल्युमिना ईंट: लगभग 1800 °C; काँच टंकियाँ, इस्पात की करछुल।
- सिलिका ईंट: गरम होने पर मज़बूत (लगभग 1650 °C); कोक ओवन और काँच भट्ठी की छत।
- मैग्नीशिया ईंट: 2000 °C से ऊपर; इस्पात भट्ठी और सीमेंट भट्ठी का सबसे गरम भाग।
- रोधी आग-ईंट: हल्की और छोटे छेदों से भरी; गर्मी भीतर रखती है।
करके देखो
करके देखो। तंदूर बनाने वाले से पूछो या ईंट-भट्ठे की दीवार देखो। भीतर का अस्तर किस पदार्थ का है? दीवार मोटी क्यों है? 3D में हर काम दबाकर देखो कि चार ईंटों में कौन टिकती हैं। हर काम के लिए सबसे सस्ती चलने वाली ईंट लिखो।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- रिफ्रैक्टरिनेस: वह उच्चतम गर्मी जिस पर ईंट अपना आकार बनाए रखे
- ईंटों की संख्या = दीवार का क्षेत्रफल / एक ईंट के मुख का क्षेत्रफल
- मैग्नेसाइट: MgCO3 -> MgO + CO2 (84 g से 40 g MgO)
- अम्लीय स्लैग के लिए अम्लीय या उदासीन ईंट; क्षारीय स्लैग के लिए क्षारीय या उदासीन ईंट
हल किए गए उदाहरण
1. भट्ठी की दीवार 6 m2 की है। एक ईंट का मुख 0.02 m2 है। कितनी ईंटें चाहिए?
6 / 0.02 = 300 ईंटें।
2. हर ईंट 5 kg की है। 300 ईंटों का द्रव्यमान कितना है?
300 x 5 = 1500 kg।
3. इस्पात भट्ठी 1650 °C पर क्षारीय स्लैग के साथ चलती है। आग-मिट्टी, सिलिका या मैग्नीशिया में कौन-सी ईंट और क्यों?
मैग्नीशिया। आग-मिट्टी (लगभग 1500 °C) 1650 °C पर फेल होती है और सिलिका अम्लीय है, इसलिए क्षारीय स्लैग उसे खा जाएगा। मैग्नीशिया क्षारीय है और 2000 °C से ऊपर टिकती है।
आम गलतियाँ
- रिफ्रैक्टरी ईंट को साधारण ईंट समझना। इनका कच्चा माल खास होता है और पकाने की गर्मी बहुत ज़्यादा।
- क्षारीय स्लैग के सामने अम्लीय ईंट लगाना। वह खा ली जाती है।
- ताप-झटका भूलना: बहुत जल्दी गरम या ठंडा करने से मज़बूत ईंट भी चटक सकती है।
- सबसे ऊँची गर्मी-सीमा को हमेशा सबसे अच्छा मानना। महँगी ईंटें सिर्फ़ ज़रूरत की जगह लगानी चाहिए।